[发明专利]一种高阻尼高性能合金气缸套及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于发动机配件生产领域，具体涉及一种高阻尼高性能合金气缸套及其制备工艺。

背景技术

气缸套是发动机的易损件之一，其与活塞、活塞环、活塞销共同组成气缸四组件，气缸套作用是将气缸中燃料燃烧产生的压力通过曲柄连杆机构转化成机械能做功，其质量的好坏直接影响发动机的动力性、经济性和使用寿命，然而，发动机实际使用过程中，常产生严重的振动和噪音，发动机振动一定程度地引起湿式气缸套早磨、穴蚀、崩缸失效报废，再者湿式气缸套内壁受高温高压燃气作用，外壁受冷却水激冷作用也常导致其外壁化学腐蚀、电化学腐蚀及表面高温水泡的多次冲击穴蚀、崩缸失效报废，如何能有效地降低发动机气缸套振动和噪音，减轻气缸套外壁腐蚀、穴蚀，即高阻尼高性能合金气缸套一直是各缸套生产企业研究的方向，因此，研究高阻尼高性能合金气缸套，具有深远的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高阻尼高性能合金气缸套及其制备工艺。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种高阻尼高性能合金气缸套，气缸套本体及喷涂于气缸套本体外壁上的锌铝合金涂层（该涂层为高阻尼合金涂层），锌铝合金涂层厚为0.3-1mm，锌铝合金中锌含量60-70wt%，铝含量30-40wt%；以重量百分比计，气缸套本体化学组成为：碳（C） 3.2～3.5%，硅(Si) 2.8～3.3%，0<磷（P）<0.02%，0<硫（S）<0.01%，铜（Cu） 3.0～4.0%，锰（Mn）1.5～2.0%，镍（Ni）0.4～0.6%，镁（Mg）0.04～0.08%，铈（Ce）0.02～0.05%，余量为铁（Fe）。

上述高阻尼高性能合金气缸套的制备工艺：

第一步，准确称取各原料，采用水冷金属型离心铸造法生产气缸套毛坯；采用水冷金属型离心铸造法生产该气缸套毛坯时，熔炼温度1450～1500℃，熔炼好的铁液静置15分钟，铁液出炉前加入占炉中铁液总质量0.5%-1%的冶金碳化硅（其碳含量30%，硅含量70%）；采用单工位离心浇注机进行浇注：将静置后的铁液先倒入大浇包（堤坝式浇包）浇包底部由下往上依次放有球化剂、一次孕育剂，并用草木灰进行覆盖；然后转入浇火勺中进行浇注，同时进行二次孕育（勺底孕育），浇铸温度1450℃-1490℃，转速1600-1800转/分， 一次孕育剂为75SiFe孕育剂（购自宁夏铸峰特殊合金有限公司），粒度1-2mm，加入量为炉中铁液总质量的1.0%-1.5%；球化剂为FeSiMg6RE2（购自宁夏铸峰特殊合金有限公司），粒度2-3mm，加入量为炉中铁液总质量的0.5-0.7%；二次孕育剂为硅锶孕育剂（购自宁夏铸峰特殊合金有限公司），采用包底孕育方式加入，粒度0.4-0.5mm，加入量为每只缸套毛坯重量的量0.3-0.5%，通过单工位离心浇注机进行浇注得本专利缸套毛坯，经检验毛坯金相，在视场直径为70mm时观察到的球状石墨数量大于200个（一般球铁球状石墨数量为100个左右，经研究石墨球数量大大增多后，可以提高球墨铸铁的阻尼性能），球径为10到30微米，且均匀分布，基体组织为30%-40%铁素体+60%-70%珠光体+铜锰复合析出物颗粒+少量富铜相。

第二步，毛坯加工成半成品后，使用硝酸酒精溶液+超声波进行处理，处理后的缸套立即使用酒精进行清洗并采用常温吹风至酒精完全挥发：即气缸套半成品在8-10v%的硝酸酒精溶液（其中硝酸的浓度为65wt%，酒精为无水乙醇，纯度＞99%）中进行超声波处理，所使用超声波频率30KHz，处理时间1小时，使缸套外表面裸露石墨全部脱落形成无石墨分布的粗糙金属表层，即外表面裸露石墨全部脱落形成10-30微米的圆形凹坑（这些凹坑对表面锌铝合金涂层有一定的锁紧作用，并能增加涂层与缸套本体之间的换热面积加快导热），处理后的缸套立即使用酒精进行清洗并采用常温吹风至酒精完全挥发，处理后进行200℃3小时去氢热处理。

第三步，所述的气缸套半成品预热至50℃后外壁表面进行表面热喷涂锌铝高阻尼合金涂层，喷涂层厚0.3-1mm，结合强度大于60MPa ，锌铝合金中，锌含量60%-70%，铝含量30%-40%。